i
DESAIN SISTEM KENDALI AVR DENGAN
MENGGUNAKAN KONTROL PID
SKRIPSI
Diajukan guna melengkapi tugas akhir dan memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Studi Teknik Elektro (S1)
dan mencapai gelar Sarjana Teknik
Oleh
Emmy Wahyu Lukitaningtyas NIM 031910201022
PROGRAM STRATA 1 TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM STUDI TEKNIK UNIVERSITAS JEMBER
ii
Terimakasih Tuhan buat penyertaan-Mu hingga saat ini, Engkau tak penah tinggalkanku di setiap waktu dan keadaanku. Kau topangku disaat aku goyah. Kau angkatku di
saat aku jatuh. Tiada yang sepertimu Tuhan. Kau-lah penolongku...
Karya Ini Kupersebahkan Untuk :
TUHAN TOLONG SAMPAIKAN KE PAPAKU TERCINTA PESAN INI:
MAMAKU YANG SELALU TABAH DALAM MENJALANI HIDUP:
iii
TERIMAKSIH BUAT SEMUA TEMAN-TEMANKU :
! "#
$ %& & $
'
$ %
#( ! ' $ %
)
! # (#)
! #% !
$
$
$
# % (
'
( (# # ) % (
"
#
! "# " #
'
* +&
iv MOTTO
v
PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Emmy Wahtu Lukitaningtyas NIM : 031910201022
menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang berjudul: Desain Kendaki AVR Menggunakan Kontrol PID adalah benar-benar hasil karya sendiri, kecuali jika
dalam pengutipan substansi disebutkan sumbernya dan belum pernah diajukan pada institusi mana pun, serta bukan karya jiplakan. Saya bertanggung jawab atas keabsahan dan kebenaran isinya sesuai dengan sikap ilmiah yang harus dijunjung tinggi.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya, tanpa adanya tekanan dan paksaan dari pihak manapun serta bersedia mendapat sanksi akademik jika ternyata di kemudian hari pernyataan ini tidak benar.
Jember, 30 Juni 2010 Yang menyatakan,
vi SKRIPSI
DESAIN SISTEM KENDALI AVR MENGGUNAKAN
KONTROL PID
Oleh,
Emmy Wahyu Lukitaningtyas NIM. 031910201022
Pembimbing
vii
LEMBAR PENGESAHAN
Skripsi berjudul Desain Kendali AVR Menggunakan kontrol PID telah diuji dan disahkan oleh Fakultas Teknik Universitas Jember pada :
Hari : Rabu
Tanggal : 30 Juni 2010
Tempat : Fakultas Teknik Universitas Jember
Tim Penguji Pembimbing Utama (Ketua Penguji)
Ir. Widyono Hadi, M.T. NIP. 19610414 198902 1 001
Pembimbing Pendamping(Sekretaris)
H. Samsul Bahri, S.T., M.M.T NIP. 19640317 199802 1 001
Penguji I
Suprihadi Prasetyono, S.T., M.T NIP. 19700404 199601 1 001
Penguji II
Dr. Triwahju Hardianto, ST .,MT NIP. 19700826 199702 1 001
Mengesahkan, Dekan,
viii
Desain Kendali AVR Menggunakan Kontrol PID; Emmy Wahyu Lukitaningtyas; 031910201022; 2010; 59 halaman; Program Studi Strata Satu Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Jember.
RINGKASAN
Dalam sistem tenaga listrik terdapat 3 macam pengendali kestabilan untuk mendapatkan suatu kondisi sistem yang optimal, yaitu pengendalian pada sisi pembangkitan, pengendalian pada sisi jaringan dan pengendalian pada sisi distribusi (beban). Pengendalian pada sisi pembangkitan terutama yang menyangkut kestabilan suatu pembangkit dalam menyuplai daya sedangkan pada sisi jaringan terutama adalah bagaimana jaringan transmisi tersebut mampu mencapai beban dengan kondisi gangguan yang beragam dan pengendalian pada sisi distribusi atau beban adalah terutama mengenai kestabilan daya yang terpakai.
ix PRAKATA
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Desain Sistem Kendali AVR dengan Menggunakan Kontrol PID. Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan strata satu pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Jember.
Penyusunan skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karena itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1. Ir. Widyono Hadi, MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Jember,dan dosen Pembimbing Utama;
2. Bambang Supeno, ST selaku Kaprodi S1 Teknik Elektro Fakultas Teknik; dan selaku dosen pembimbing akademik
3. H. Samsul Bahri, S.T, M.MT, selaku dosen pembimbing kedua yang telah meluangkan waktu, pikiran, dan perhatian dalam penulisan skripsi ini;
4. Suprihadi Prasetyono, S.T, M.T, selaku dosen Penguji I 5. Dr. Triwahju Hardianto, ST., M.T., selaku dosen Penguji II.
6. Rekan-rekan SI Teknik Elektro angkatan 2003 yang telah banyak membantu dan memberikan dorongan semangat.
7. serta semua pihak yang telah meluangkan waktu dan pikirannya dalam penyelesaian tulisan ini
Penulis sangat menyadari bahwa skripsi ini jauh dari sempurna dan masih banyak kekurangan dalam skripsi ini. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan. Semoga laporan ini bermanfaat baik bagi penyusun dan bagi para pembaca.
Jember, Juni 2010
x
HALAMAN PEMBIMBINGAN SKRIPSI ... vi
HALAMAN PENGESAHAN ... vii
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kestabilan Sistem Tenaga ... 5
xi
2.3 Respon Exciter ... 19
2.3.1 Sistem pengaturan sesaat ... 19
2.3.2 Sistem pengaturan kontinyu ... 24
2.4 Automatic Voltage Regulator ... 30
2.4.1 Karakteristik AVR ... 31
2.4.2 Bagian-bagian AVR ... 31
2.4.3 Penguatan pada AVR ... 34
2.5 Kontroller... 37
2.5.1 Kontrol Proporsional ... 37
2.5.2 Kontrol Integral ... 37
2.5.3 Kontrol Proporsional Integral ... 38
2.5.4 Kontrol Proporsional plus Turunan ... 40
2.5.5 Kontrol Proporsional Plus integral plus turunan ... 41
BAB 3. METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat ... 43
3.2 Alat dan Bahan ... 43
3.3 Pemodelan Sistem Tenaga ... 45
3.4 Pemodelan Aotomatic Voltage Regulator ... 45
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Simulasi Sistem ... 48
4.3.4 Perubahan pada nilai penguat exciter ... 55
xii
BAB 5. KESIMPULAN ... 59 DAFTAR PUSTAKA
xiii
DAFTAR TABEL
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
2.1 Prinsip kontrol dari unit pembangkit... 7
2.2 Susunan komponen eksitasi ... 8
2.3 Sistem eksitasi tipe 1 IEEE ... 9
2.4 Diagram blok generator dc eksitasi terpisah ... 10
2.5 Sistem generator dc eksitasi sendiri ... 11
2.6 Sistem eksitasi sikat ... 14
2.7 Sistem eksitasi tanpa sikat ... 15
2.8 Sistem eksitasi tanpa sikat ... 16
2.9 Sistem eksitasi AC ... 16
2.10 Sistem eksitasi statis dengan menggunakan penyearah thyristor ... 17
2.11 Bidang waktu tertentu ... 18
4.1 Simulasi sistem tanpa menggunakan kontrol PID ... 49
4.2 Respon tegangan tanpa mneggunakan kontol PID... 50
4.3 Simulasi sistem menggunakan kontrol PID ... 51
v
Desain Kendali AVR dengan Menggunakan Kontrol PID; Emmy Wahyu
Lukitaningtyas; 031910201022; 2010; 59 halaman; Program Studi Strata Satu
Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Jember.
RINGKASAN
Dalam sistem tenaga listrik terdapat 3 macam pengendali kestabilan untuk
mendapatkan suatu kondisi sistem yang optimal, yaitu pengendalian pada sisi
pembangkitan, pengendalian pada sisi jaringan dan pengendalian pada sisi
distribusi (beban). Pengendalian pada sisi pembangkitan terutama yang
menyangkut kestabilan suatu pembangkit dalam menyuplai daya sedangkan pada
sisi jaringan terutama adalah bagaimana jaringan transmisi tersebut mampu
mencapai beban dengan kondisi gangguan yang beragam dan pengendalian pada
sisi distribusi atau beban adalah terutama mengenai kestabilan daya yang terpakai.
Pada sistem pengaturan modern, eksitasi memiliki peranan penting dalam
mengendalikan kestabilan suatu pembangkit. Apabila terjadi fluktuasi beban,
maka sistem eksitasi sebagai pengendali akan berfungsi sebagai pengontrol
keluaran generator terutama tegangan. Pengatur teganan otomatis atau AVR
bekerja untuk mempertahankan tegangan keluaran pagda generator agar tetap
stabilmeskipun beban berubah. Penambahan kontrol PID pada sistem eksitasi
bertujuan untuk memperkecil nilai overshoot yang terjadi pada generator.
Simulasi sistem dengan menggunakan MATLAB SIMULINK yang dilakukan
dengan mengatur nilai PID, menunjukan respon waktu yang bervariasi antara
4-10ms bagi generator untuk mencapai kondisi steady state sebelum akhirnya
vi
AVR CONTROL DESIGN USE PID CONTROLLER; Emmy Wahyu
Lukitaningtyas; 031910201022; 2010; 60 pages; ; S1 Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Jember University .
ABSTRACT
Power system stability, there are 3 kinds of controllers to obtain an
optimal system conditions, the control on the generation side, control on the
network side and control on the distribution side (load). Control on the generation
side, especially concerning the stability of a generator for supplying power while
on the network side in particular is how the transmission network is able to
achieve the load with a variety of fault conditions and controls on the distribution
or the load is mainly about power stability in use.
Modern control systems, the excitation has an important role in controlling
the stability of a generator. In the event of load fluctuations, the excitation system
as the controller will function as a controller output voltage generator particularly.
Automatic or AVRworks maximum tension regulator to maintain output voltage
to remain stabilmeskipun pagda generator load changes. Addition of PID control
on the excitation system aims to minimize the value of overshoot that occurs in
the generator. System simulation using MATLAB SIMULINK is done by
adjusting the value of the PID, showed a response time that varies between
